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當前位置: 首頁 > 新聞頻道 > 設備改造 > 計算機數控改造工具磨床的研究
計算機數控改造工具磨床的研究
來源:中國數控機床網   發表時間:2019-3-17 16:53:00  瀏覽次數:
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陳興武、高增法2(1.中國航空技術進出□福建公司,福建,福州350001;2.福州大學,福建,福州350002)機結合交流伺服電機,可使手動工具磨床經改造后實現四軸計算機數控聯動加工各種復雜工具。一套簡明實用的編程方法使復雜工具可以在改造后的CNC磨床上實現fl動磨削加工。僅投入少量成本。獲得較高的加工精度和生產效率。

 

  我國銑刀的批貴加工主要是在手動工具磨床上進行。進n的計算機數控工具磨床價格高,主要用于少m的精度要求較高的復雜銑刀加工。本文采用Pentium微機和P80C51單片機,對國產的MQ6025A型手動工具磨床進行數控改造:通過硬件開發和軟件設計,使之能夠四軸聯動,可用于刀具的批M數控加工。

  1改造方案1.1 MQ6025A型手動工具磨床結構如下是4mm/轉,選用傳動比是4:5的同步傳動帶,那么所實現的X、Y、Z直線移動坐標的脈沖當量是:X、Y、Z軸:1的蝸桿蝸輪副和1:2的同步齒帶,那么A回轉袖的脈沖當量是:A軸的脈2機械機構設計2.1導軌改造2-1-1縱軸X的導軌改造。改造前后的導軌結構如。

  便,但容易飄動,運動精度差,承載能力小。現取掉V―平面導軌,去墊塊m、iv與上滑板的相重疊部分,裝入墊塊I、I、n、iv.再把滾動導軌副HJG―D25裝在對應的墊塊之上。經過這樣改造后,整個縱導軌向上提高了約50mm.其余尺寸保持不變。

  2.1.2橫軸Z的改造。方法與縱鈾X的改造相同,只是使用的墊塊的高度較小些,避免上提整個橫滑板的位置。其余不予重述。

  2.1.3立軸Y.立軸Y是圓導軌結構,不作改動。

  2.2傳動機構改造2.2.1縱軸X的傳動機構改造。縱軸X的傳動原是齒輪齒條副結構,現拆去齒輪齒條及其墊塊。改裝支座A、B、C,切去相重疊部分,再裝上滾珠絲在滾珠絲杠端部加裝同步齒輪1、2.同步齒帶及交流伺服電機MANA2. 5kW,如所示,即可實現縱軸X的驅動。

  2.2.2橫軸Z的傳動機構改造。橫軸Z原是滑動絲杠傳動結構。只要在原位置上選用大小相當的滾珠絲杠代替即可。加裝同步齒帶傳動副及步進電機的方法與縱軸相同。

  2.2.3立軸Y的傳動機構改造。MQ6025A磨床上的垂直圓導軌的傳動機構如所示。

  一'對手輪經過一對齒輪傳動一對蝸杠蝸輪居IJ,再傳動滾珠絲杠,使圓導軌上下運動。在滾珠絲杠上裝一超越離合器,使磨頭上升時。超越離合器上平面軸承滾動,作滾動磨擦運動,減小阻力;而當磨頭下降時,改平面軸承失去作用,作平面滑動磨擦,該軸的零位開關的通斷狀態。對于步距控制。通過判斷丨的狀態組合,即可發出不同的步距控制I.用于調試或試磨。

  達到上升與下降時驅動力均衡。

  現采用高精度的滾珠絲杠取代原來精度較差的原絲杠,保留超越離合器結構,拆去齒輪、蝸杠蝸輪等傳動機構,代之以同步齒帶傳動副,再加裝交流伺服電機驅動。電機輸出軸上帶有報閘,可使步進電機斷電時,抱緊電機主軸,避免磨頭因自重而下掉。

  2.3加裝計算機數控回轉軸A在工作臺左端零點位置加裝一計算機數控回轉臺FK15110,校準回轉軸A與縱、橫向的平行度即可。

  該回轉頭是交流伺服電機直接驅動變位螺距的蝸杠蝸輪副,傳動標準的工件夾頭的夾座,實現無間隙回轉。其分度精度可達60",重復精度是7. 5",滿足工作需要。回轉頭可與46巴的壓縮空氣連接,完成工件夾頭的夾緊與脫開,方便工件的裝夾。

  3計算機數控裝置的研制通過擴展的I/O口,檢測并控制加工過程中各種信號的輸入輸出。今采用型號為8243的I/O芯片,擴展主機的I/O口如所示。

  口,可程序設定其為輸入口或輸出口操作。讀數后呈高阻狀態;寫出后可低阻鎖存輸出。且口上的數據可與內部累加器進行邏輯“與”、“或”操作,結果存于對應口上。8243芯片的每條I/O線都可設定為輸入或輸出信號線,用于接受或發送控制信號。對于各軸的零位信號,通過判斷其高低狀態,可以確定4系統功能為確保改造后的數控磨床,能夠適應常見銑刀的磨削加工,設計三種工作狀態如下:停止狀態。按亮停止鍵,可向單片機輸入程序數據,修改參數等。CPU可進行計算和處理操作。

  手動狀態。按亮手動鍵,可手動控制四軸運動,完成手動磨削加工。也可進行預調、對刀、修磨等操作。

  自動加工狀態。按亮自動加工鍵,CPU運行加工程序,按計算出的軌跡,控制四軸聯動,完成磨削加工。在加工過程中,可按下暫停鍵,可暫停加工,完成必要的輔助操作后,再次按下暫停鍵,可使加工繼續進行。

  5軟件設計5.1系統程序設計根據機床所具有的3種工作狀態,設計主程序如框圖所示。計算機每次執行一個功能,任何一個功能執行完畢都返回主程序。

  主程序主要包括初始化設置,顯示和鍵分析等部分。初始化主要設置單片機的初始工作狀態、I/O的工作方式等,并設定地址、參數以及電機的運動參數等。顯示部分用于觀察操作。鍵分析程序用于判斷是否有鍵按下,若有找出該鍵的行值,利用行值求鍵的編碼,再按編碼值求出鍵的入口地址,以便主程序轉入該地址,執行該鍵功能。

  加工程序編程介紹如下。加工前,必須在主機5.2應用程序編制在本系統中,應用程序就是刀具的岑件程序。要磨削不同形狀的刀具,就要編制相應的刀具程序。現以圓柱型立銑刀為例。介紹編程如下:圓柱型立銑刀主要包括圓柱刃與端面刃兩種,如0所示Lf'」:0執行刀具的零件程序,并輸入刀具參數。主機運行芩件程序,計兌出該刀具的點的軌跡,依次儲存在內存中。加工時,計算機從起點開始依次取出相鄰的下一點,求出坐標增量,用直線插補使用四軸聯動,運行出該相鄰兩點的過渡軌跡。運行完一點后。

  再進行下一點的插補,直到完成全部的點的運行。加工程序框圖見。

  在磨削加工時,每種刃又需要不同的砂輪分不同的工序才能磨出。在編制零件程序時,可以細分具體的幾個操作,每個操作使用一個砂輪,完成一個工序的磨削加工,直到運行了全部操作,把全部刃都磨出為止。這些操作可以連續運行,也可以獨立加工。

  現主要對圓柱型立銑刀的前刃面的磨削加工介紹編程如下,其余的刃面的編程方法相同。

  首先描繪前刃面的磨削加工軌跡如1.聯動開始I五孓點坐標從菜單程序中讀取丨71、F2值、設I;:點1坐忭:(FI,0,0,F2),并設置快速運動狀態讀入丨1及L值,計算360°*F8/L,設置點b坐標讀入F9值,設置點7坐標、并設旦快速運動狀。6讀八齒數10值,計算360V值,設五點9坐標過1、2點,運行到對刀點3,各坐標軸運行的距離FI、F2、F3、F4參數由操作者對刀時輸入。然后再進行Y軸(F5)和A軸(F6)的快速進給到4點,然后再進行一次Y軸的快速進給F7,到達起始加工點5.從5點開始X軸與A軸聯動,沿刀具螺旋線方向磨出前刃面,磨削長度(x =F8)。然后Y軸快速退離F9,接著X和A軸也聯動快速退離到8點。A軸根據齒數10進行等分回轉,Y軸進給一F9到第二齒的磨削起始點10,10點與5點重合,循環運行5至10點的軌跡,直到把全部前刃面都磨出為止。接著判斷是否需要進行粗磨或精磨循環,直至完畢。然后判斷是否進行下一道操作工序的磨削,如需要,則Z軸退離F10到11點,退刀留出空間轉入下一道工序的磨削;如加工完成,則從10點開始經點11、12、3退回,到14點各軸均回到機床零以上各鈾運動所涉及到的參數:Fl、F2、…、F10,以及10、、12、L等,統一列成菜單形式,加前由操作者逐一輸入,刀具零件程序用這些參數計算轉換成各點的坐標值。存入計算機內存。磨削加工時,啟動加工程序,計算機就逐點取出坐標值,作插補運動,完成磨削加工。

  OP.1對刀數值或設定值:對應的零件程序如2.刀具的零件程序是與菜單程序結合在一起的,每次操作時,都需先輸入菜單程序,再運行刀具零件程序,待計算機完成計算后,即可啟動磨削加工程序。

  以上介紹圓柱型立銑刀的前刃面磨削的編程方法,其他刃面的編程方法相似,不予贅述。

  6結論通過對MQ6025A型手動工具磨床的結構分析,結合當前國內現有的微機和單片機的應用,總結如下:對MQ6025型手動工具磨床進行四軸聯動計算機數控改造,不僅可滿足工具加工的一般需要,而且能提高加工精度,降低勞動強度,提高街道效率。

  經端口開發,作為本系統的控制。可滿足工作需要,并簡化了控制結構,系統工作可靠,方案可行,可使工具磨床的性能/價格比指標大幅度提高。

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